Los componentes eléctricos de gran tamaño, como generadores de respaldo, transformadores y cuadros de distribución, se encuentran entre los elementos más caros de las instalaciones eléctricas. Sin embargo, el cableado también puede representar un costo significativo, especialmente en edificios grandes donde los circuitos pueden tener varios cientos de pies de largo. Los costos de cableado se pueden reducir minimizando la distancia recorrida entre las fuentes de alimentación y las cargas y también utilizando conductores más pequeños siempre que sea posible.
Considere que el cableado representa sólo una parte del costo de los circuitos eléctricos. A menos que los conductores estén diseñados para exposición directa, deben instalarse dentro de una canalización o conducto. Las instalaciones eléctricas también utilizan accesorios para realizar diversas funciones, y los siguientes son algunos ejemplos:
- Soportes de conductos. Algunos soportes sujetan el conducto directamente a las paredes y otras superficies, mientras que otros cuelgan el conducto de elementos estructurales como vigas.
- Acoplamientos utilizados para conectar conductos en circuitos largos.
- Conectores utilizados para conectar conductos a otros elementos como cuadros de distribución, cajas de conexiones y cajas de equipos.
Todos estos componentes agregan costos a un sistema eléctrico, además de considerar que también existe un costo de mano de obra calificada durante su instalación.
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Uso de conductores más pequeños en diseños eléctricos
El coste de los conductores disminuye junto con el calibre del cable, lo que significa que los circuitos pueden volverse más baratos si utilizan el tamaño de conductor más pequeño posible. Por supuesto, existe un límite inferior:
- El Código Eléctrico Nacional NFPA 70 establece capacidades mínimas de los conductores según la corriente de carga y el tipo específico de conductor. El uso de cualquier calibre de cable por debajo de la capacidad especificada va en contra del código.
- Los conductores tienen cierta resistencia eléctrica a pesar de su nombre, lo que provoca una caída gradual de voltaje en todos los circuitos. Esta caída de voltaje puede ser significativa en circuitos largos y muchos componentes eléctricos resultan dañados por una subtensión. Incluso si el conductor propuesto tiene una capacidad de carga de corriente adecuada, es posible que se requiera un tamaño mayor para compensar la caída de voltaje: los conductores más grandes tienen menos resistencia por unidad de longitud.
Para utilizar conductores más pequeños y seguir cumpliendo con el NEC, se debe reducir la corriente transportada por el circuito. Una corriente más baja también minimiza la caída de voltaje, lo que permite circuitos más largos sin necesidad de aumentar el diámetro del conductor.
Los tamaños de conductores reducidos también permiten el uso de conductos más pequeños, que son más baratos y fáciles de manejar. Las conexiones eléctricas también son más económicas, ya que su tamaño viene determinado por el diámetro del conducto.
Los ahorros de costes derivados de la reducción del tamaño de los conductores en un circuito son relativamente pequeños. Sin embargo, el efecto acumulativo de reducir muchos circuitos puede eliminar miles de dólares del presupuesto del proyecto. Hay muchas formas de reducir la carga en los circuitos eléctricos:
- Utilice un voltaje de circuito más alto cuando corresponda. Dado que la energía eléctrica es el producto del voltaje y la corriente, un aumento de voltaje conduce a una disminución de la corriente. Por ejemplo, una carga que consume 12.000 vatios consume 100 amperios a 120 V, pero sólo 50 amperios a 240 V.
- Utilice energía trifásica para cargas grandes. En comparación con los circuitos monofásicos, un circuito trifásico puede alimentar la misma carga utilizando únicamente un conductor neutro y un conductor de puesta a tierra. En otras palabras, un circuito trifásico puede transportar la misma energía eléctrica reduciendo en cuatro el número total de conductores (dos neutros y dos cables de tierra).
- Evite equipos de gran tamaño. Los equipos más grandes consumen una corriente mayor, lo que requiere conductores más grandes. Como resultado, toda la instalación se encarece y no se obtienen beneficios a cambio.
- Implementar medidas de eficiencia energética. Los equipos energéticamente eficientes consumen menos corriente y los conductores también pueden ser de menor tamaño. Si tiene 20 bombillas incandescentes que consumen 60 vatios cada una, la potencia total será de 1200 vatios; por otro lado, 20 bombillas LED de 16 vatios cada una suman sólo 320 vatios.
Reducir el tamaño de los conductores es un enfoque viable en construcciones nuevas ya que no existe ninguna instalación existente. Sin embargo, cuando se reduce el consumo de energía en un edificio existente, los ingenieros eléctricos no recomiendan el reemplazo del circuito a menos que el cableado esté dañado. Los conductores existentes acabarán sobredimensionados, pero representan un coste que ya se ha pagado, mientras que el nuevo cableado implica gastos adicionales.
Reducir la longitud del circuito con un diseño eficiente
Los costos de instalación eléctrica también se pueden reducir utilizando un diseño de equipo que minimice la longitud total del circuito. Aquí se aplica la misma lógica que se utiliza para los conductores más pequeños: un diseño inteligente tiene sentido en construcciones nuevas y renovaciones importantes, pero no tiene sentido modificar una instalación existente porque el coste ya está asumido.
Los ingenieros eléctricos pueden trabajar con arquitectos durante la fase de diseño del proyecto para optimizar el diseño del equipo y minimizar la longitud del circuito. Un software de modelado 3D como Revit MEP también puede resultar útil, ya que permite la visualización de sistemas constructivos que no es posible con dibujos 2D convencionales.
En edificios altos, una forma sencilla de reducir la longitud del circuito es distribuir todos los equipos eléctricos principales alrededor de un eje vertical. Por ejemplo, si se utiliza una unidad de tratamiento de aire independiente para cada nivel, se pueden optimizar los costos organizándolos verticalmente. Los tableros de distribución también se pueden instalar juntos para minimizar la longitud de los circuitos alimentadores. Los ingenieros eléctricos evitan colocar equipos grandes lejos de las principales fuentes de energía, ya que los circuitos largos con conductores grandes son los más caros.
Las decisiones de diseño inteligentes permiten la eficiencia energética y la reducción de costos del proyecto simultáneamente. Las medidas de eficiencia energética a menudo conllevan costes adicionales, pero los compensan reduciendo muchos gastos: facturas de electricidad, costes de mantenimiento e instalación.
